The patent of the invention provides a composite spherical shell of a spherical robot. The composite structure of the spherical shell comprises a rigid base shell and a flexible coating layer. Rigid matrix shell is a structural fiber reinforced composite material, which is composed of reinforcing fiber and thermosetting resin matrix. Honeycomb stiffening ribs are arranged on the inner surface of the rigid matrix shell. The stiffening ribs are thermosetting resin, which can be integrated with the rigid matrix shell by hot pressing. The flexible coating is made of copolymer elastomer material. The light composite spherical shell has high specific strength, specific stiffness, rolling friction coefficient, impact energy dissipation coefficient and fast repair function. As an open automatic control platform, the spherical shell and its corresponding spherical robot can develop and derive a variety of functional spherical robots on the basis of spherical robot composite spherical shell.
【技术实现步骤摘要】
一种面向全向运动球形机器人的复合球壳及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
,具体而言,涉及一种面向球形机器人的功能性球形空心壳体结构。
技术介绍
球形机器人将运动执行机构、传感器、控制器、能源装置安装在一球形壳体内的系统,是特殊环境下进行探索的仪器搭载平台,具有较好的环境适应能力和不易倾覆的特性,适合在特种环境,如对管道沟渠的勘测、液体及腐蚀环境作业、作为军事侦察战斗平台。由于这类机器人具有良好的动态和静态平衡性,同时具有很好的密封性,可以行驶在无人、沙尘、潮湿、腐蚀性的恶劣环境中,并具有水陆两栖功能。可应用于行星探测、环境监测、国防装备、娱乐等领域。球形机器人由于其外形和运动方式的特殊性,球形外壳为其内部安装的仪器设备提供充足的运动空间并提供良好的保护屏障。在进行球壳设计的时候,作为球形机器人与外界环境接触的唯一介质,球壳必须具备高强度;为了不对球形机器人的运动产生不确定性,球壳必须具备高硬度且不易变形;为了不影响内外设备的电磁波信号传输,减小电磁屏蔽,球壳一般采用非金属材料。球形机器人的可靠性很大程度上取决于外壳体材料的选择。如果选择的材料性能较差会影响球形机器人的可靠性、减少其使用寿命甚至于在极端工况下解体破坏;而选用过高性能的钛合金材料制备球壳则会大大增加球形机器人的制造成本。本专利采用复合结构构造球形机器人外壳,充分利用多种材料的优异性能辅助实现球形机器人的高性能化。其中刚性内壳材料采用单向纤维叠层增强材料。单向纤维布是指在一个方向具有大量的纤维丝,在另一个方向只有少量细纤维丝,纤维增强球壳内层成型工艺是使用单向纤维布浸渍树脂后层压固化成 ...
【技术保护点】
1.一种球形机器人的复合球壳,包括蜂窝式加劲肋、刚性基体壳与柔性涂覆层,其特征在于,所述刚性基体壳为结构型纤维增强复合材料,由增强纤维和热固型树脂基体复合而成,增强纤维采用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维等高强高模纤维织物;蜂窝式加劲肋采用热固型树脂与刚性基体壳一体化热压成型;柔性涂覆层采用共聚物弹性体材料。
【技术特征摘要】
1.一种球形机器人的复合球壳,包括蜂窝式加劲肋、刚性基体壳与柔性涂覆层,其特征在于,所述刚性基体壳为结构型纤维增强复合材料,由增强纤维和热固型树脂基体复合而成,增强纤维采用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维等高强高模纤维织物;蜂窝式加劲肋采用热固型树脂与刚性基体壳一体化热压成型;柔性涂覆层采用共聚物弹性体材料。2.根据权利要求1所述的热固型树脂基体由16-20份酚醛树脂、20-25份氢化松香树脂和85-100份环氧值为0.2-0.4的环氧树脂等增韧改性而成。3.根据权利要求1所述的刚性基体壳由若干单向的纤维布浸渍100-120份热固型树脂和10-25份固化剂后层压固化成型,构成基体层的纤维布为2-7层,刚性基体壳的厚度为1mm-3mm,相邻纤维布的纤维丝异向铺叠,相邻纤维布的纤维丝间的夹角由单向纤维布的层数决定,如刚性基体壳由N层纤维布组成,相邻纤维布所成夹角为θ,则二者的关系见下表Nθ(°)2903604455366304.根据权利要求4所述的固化剂由二乙烯三胺和双酮丙烯酸酰胺加成物组成,固化剂可使热固型树脂由线型结构交联成网状或体型结构。5.根据权利要求1所述的蜂窝式加劲肋由热固型树脂经过预制蜂窝槽的钢模...
【专利技术属性】
技术研发人员:孙汉旭,马龙,霍东帅,
申请(专利权)人:北京邮电大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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